摘要：[目的]为解决水面无人艇(USV)编队控制中的实际需求,提出一种具有避碰和连通性保持功能的分布式事件触发编队控制方法。[方法]针对海洋环境扰动和系统模型的不确定性等因素设计扰动观测器;针对编队实现过程中USV间可能发生碰撞和丢失通信连接的问题,基于人工势场函数法设计具有避碰和连通性保持功能的编队控制器;为减少USV控制器的执行频率,设计分布式的事件触发机制,使每个USV根据局部信息来独立决定其控制器的执行时刻。[结果]理论分析证明了编队误差的一致最终有界性,且事件触发机制不存在Zeno行为。仿真结果验证了所设计的控制方法能够显著减少USV控制器更新次数并可实施避碰操作及保持连通性。[结论]研究成果可保证USV编队控制的顺利安全完成,同时减轻USV在复杂海洋环境下的控制机构损耗。

摘要：针对目前基于距离的连通性保持方法过于保守的问题,提出了一种改进连通性保持的二阶多智能体主从式编队控制方法。首先,考虑部分智能体可接收到领航者信息,设计了基于期望偏置位置的分布式编队控制协议。其次,提出了同时利用智能体位置和速度信息的连通性趋势判断方法,并设计了基于相对速度和距离的自适应动作函数;与传统基于人工势场的连通性保持方法相比,所提方法能够准确判断智能体间连通性变化趋势,同时减少对编队的不利影响。最后,通过运用图论给出了系统稳定性的充分条件,并通过数值仿真和对比实验验证了所提方法的优越性。

摘要：针对二值图像进行大因子缩小时容易产生连通性丢失的问题,提出一种保持连通性的缩小算法.将二值图像划分成互不相交的矩形区域,对光滑区域的像素根据人眼视觉系统进行处理,对边缘区域的像素根据人眼视觉系统和局部邻域的连通性进行处理,并通过保持连通性来保持图像的拓扑结构,得到拓扑结构较好的缩小图像.实验结果表明,与已有算法相比,文中算法能够在保持形状的情况下兼顾图像的拓扑结构.

摘要：针对时延条件下无人水下航行器(UUV)集群聚集控制问题,受不同尺度生物仿生机理启发,提出一种密集集群自适应聚集控制方法。首先,设计考虑近邻数量和空间分布的仿生邻居筛选机制,以此建立单近邻跟随与多近邻跟随耦合的自适应集群结队交互模型,确保交互邻居在数量和空间上最优。其次,结合结对交互模型与一致性协议、势场函数模型和扰动观测器,设计时延约束的UUV密集集群自适应聚集控制方法,避免集群发生碰撞和分裂。最后,通过Lyapunov定理证明时延条件下UUV密集集群状态一致性以及避碰和连通性保持。仿真结果验证了所设计控制方法的有效性和优越性。

摘要：针对多智能体系统在形成编队的过程中存在相互碰撞、通信中断和外部干扰的问题,考虑了具有避碰和保持系统连通的二阶非线性多智能体鲁棒编队控制问题。基于人工势场法设计了具有保持系统连通的多智能体避碰算法,并利用分布式控制法和共识理论设计了多智能体鲁棒编队控制律,从而使得多智能体系统准确地实现编队,避免碰撞和保持系统连通。利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式证明了系统的稳定性和跟踪误差的收敛性。通过数值仿真实例验证了所提编队控制律的有效性。